Neochrome(NEO)是一种特殊的既能吸收红光/远红光又能吸收蓝光的嵌合光受体。一些隐花植物利用其提高在弱光环境下的光敏感性和光利用效率。蕨类植物NEO的获得被认为是对其在被子植物蓬盖下成功地繁衍、进化并延续至今起着关键性作用。本研究采用IPCR和SON方法克隆了多个蕨类植物的NEO基因,并对其基因结构、所编码蛋白的基本性质进行分析；利用PHYML软件构建系统发育树；采用PAML等软件进行选择作用分析和正选择位点检验,从而揭示了NEO在蕨类植物中的存在状况；探讨了蕨类植物嵌合光受体基因及结构域间的进化速率、所受选择压力情况以及嵌合光受体形成机制和对蕨类植物多样性的贡献。研究结果如下:　　 1.克隆了涵盖14个科20种(3种树蕨类,17种水龙骨类)蕨类植物的NEO基因序列。其中,无毛凤丫蕨(4937 bp)、毛柄短肠蕨(4428 bp)、镰叶瘤足蕨(4445bp)和红色新月蕨(4456 bp)4种蕨类植物的NEO基因为全长序列；另外16种蕨类植物的NEO基因序列,长度各约4300 bp。它们均包含起始密码子,序列涵盖编码蛋白的全部结构域。此外,亦得到薄叶卷柏的部分片段。　　 2.序列分析表明,不同蕨类植物NEO均不具内含子,核苷酸序列一致性为78.9～98.7％。结构分析表明,它们由PHY和PHOT蛋白融合而成,与转板藻NEO是独立起源,趋同进化的结果。其N端与PHY N端类似,包含PAS、GAF和PHY结构域,负责结合吸收红光/远红光的藻蓝胆素生色团PφB；C端与完整的PHOT类似,由2个LOV和1个Ser/Thr激酶结构域组成,可结合吸收蓝光/UV-A的生色团FMN。两端都保留了PHY和PHOT蛋白的关键性位点,但碱基含量、核苷酸替换模型以及氨基酸替换速率都不同,说明可能具有不同的进化速率。采用蕨类植物NEO序列构建的系统树与蕨类植物物种发育树拓扑结构不一致。利用5’端序列与植物PHY,3’端序列与植物PHOT序列分别构建的系统树显示,蕨类植物NEO两端分别构成单系类群,不与蕨类植物PHY或PHOT基因聚在一起。　　 3.选择作用分析和正选择位点检验结果表明:　　 (1).对仅含蕨类植物NEO的数据进行分析,分支和位点模型都没有检测到存在正选择的分支和位点,说明NEO对蕨类植物非常重要,一旦形成,需要保持原有的功能且趋于稳定。　　 (2).对NEO N端和植物PHY选择压力分析结果显示,自由比率模型检测到少数分支可能处于正选择压力下,但是位点模型没有检测到显著的正选择位点。在对蕨类植物NEO类PHY端祖先序列作为前景分支的检测中,所有分支中有85.5％的位点高度保守,尤其是PAS与GAF结构域的结合部位,发色团结合位点附近以及PHY结构域C端；有6.4％的位点近中性进化；在分化出蕨类植物NEO的祖先分支上有8.1％的位点处于强烈的正选择压力下(ω=9.412),该分支上检测到四个统计上达到显著性的正选择位点Ala184,Lys364,Arg461,Ser497(以CcNEO序列为参照)。　　 (3).对NEO C端以及植物PHOT选择压力的分析发现,位点模型M8在LOV1和LOV2结构域之间检测到两个正选择位点Val859和Arg854。在对蕨类植物。NEO类PHOT端祖先序列作为前景分支的检测中,所有分支中有65.9％的位点比较保守,尤其是FMN结合位点以及STKc结构域催化磷酸化反应的关键性位点Asp附近；有27.6％的位点近中性进化；在分化出蕨类植物NEO的分支上有6.5％的位点处于强烈的正选择压力下,该分支上检测到三个显著性的正选择位点:Val680,Leu1097,Pro1330。　　 (4).蕨类植物嵌合光受体类PHY端和类PHOT端所受选择压力强度不同。在分支一位点模型对蕨类植物嵌合光受体两端序列的分析中,类PHY端和类PHOT端保守位点(85.5％/65.9％)和中性进化位点(6.4％/27.6％)所占比例不同。相对于C端类PHOT序列,N端类PHY序列更为保守,进化速率也相对更慢。